Митрофанов В.П., Пинчук Н.М. - О необходимости внедрения в расчеты экстремального критерия прочности взамен деформационного

Митрофанов В.П., Пинчук Н.М.


Аннотация

Обосновывается общий метод расчета прочности по нормальным сечениям, который позволяет решать разнообразные практические задачи для изгибаемых и внецентренно сжатыхрастянутых железобетонных элементов вплоть до центрально сжатых. Такой метод должен использовать полную систему уравнений механики сплошной среды (динамические – статические, геометрические, физические для бетона и арматуры) и некоторый дополнительный критерий прочности (КП). В действующих нормах во всем мире применяется в качестве КП известный Деформационный Критерий Прочности (ДКП). Анализируются исторические источники ДКП. Показывается, что его основное положение по определению предельной деформации бетона εcu для нормальных сечений железобетонных элементов по нисходящей ветви диаграммы сжатия бетона является ошибочным вследствие ряда причин и, в частности, потому, что величина εcu определяется не только свойствами бетона, но и другими условиями поперечного сечения: количеством арматуры и типом ее диаграммы растяжения, формой сечения, характером нагрузки и др. Поэтому обосновывается новый КП из рассмотрения развития напряженно-деформированного состояния в неравномерно сжатой зоне бетона железобетонных элементов в процессе нагружения с учетом особенностей бетона – так называемого «псевдо(квази)пластического» материала. Новый «Экстремальный Критерий Прочности (ЭКП)» вместе с уравнениями механики сплошной среды приводит к Общему Методу Расчета Прочности Нормальных Сечений (ОМРПНС), который преодолевает недостатки ДКП и расчетов, основанных на нем. Обсуждаются достоинства ОМРПНС, алгоритмы расчета, программное обеспечение и близость теоретических и экспериментальных величин.

Ключевые слова: железобетонный элемент, нормальное сечение, критерий прочности, сжатая зона бетона, предельная деформация, псевдо(квази)пластичность, критерий максимума нагрузки, оптимизационный расчет.

Полный текст статьи: PDF.973 Kb (на английском языке)


Список использованных источников

  1. Eurocode 2: Design of Concrete Structures – Part 1: General Rules for Buildings. – Brussels: CEN, 2002. 226 p.
  2. fib: International Federation for Structural Concrete: Model Code 2010 for Concrete Structures. Berlin: Ernst&Sohn, 2013. 350 p.
  3. Baykov V.N., Sigalov E.E. Zhelezobetonnye Konstruktsii: obshchiy kurs.5-e izd. [Reinforced concrete structures: Generalcourse. 5th ed.]. Moscow: Stroyizdat, 1991. 767 p. (rus)
  4. Baklashov I.V. Deformirovanie i razrushenie porodnykh massivov [Deforming and failure of rock mass]. Moscow: Nedra, 1988. 271 p. (rus)
  5. Goodman R.E. Introduction to Rock Mechanics. New York: John Wiley&Sons, 1980. 232 p.
  6. Mansur M., Chin M., Wee T. Stress-Strain Relationship of High-Strength Fiber Concrete in Compression. Journal of Materials in Civil Engineering. 1999. v. 11. N. 2. Pp. 21–29.
  7. Mansur M., Wee T., Chin M. Derivation of the complete stressstrain curves for concrete in compression. Magazine of Concrete Research. 1995. v. 47. N. 173. Pp. 285–290.
  8. Tur V.V., Rak N.A. Prochnost i deformatsii betona v raschetakh konstruktsiy: monografiya [Strength and strains of concrete in structures designs: monograph]. Brest: Edition of BGTU, 2003. 252 p. (rus)
  9. Mitrofanov V.P. Extreme strength criterion and design of RC elements. Structural Concrete. Journal of the fib. London:Thomas Telford, 2009. 10. N. 4. Pp. 163–172.
  10. Mitrofanov V. The theory of Perfect Plasticity as the Elementary Mechanics of a Pseudo-Plastic Ultimate State of Concrete: Bases, Limitations, Practical Aspects, Improving. Proceedings of the 2nd fib Congress, June 5 – 8, 2006. Naples, Italy. Condensed Papers (1). Sessions 1 – 9. Pp. 496–497.
  11. Cherepanov G.P. Mekhanika Khrupkogo razrusheniya [Fracture Mechanics]. Moscow: Nauka, 1974. 640 p. (rus)
  12. Kachanov L.M. Osnovy teorii plastichnosti. Izd. 2-e [Essentials of plasticity theory]. Moscow: Nauka, 1969. 420 p.
  13. Mitrofanov V.P. Investigation of cracks surface roughness and shear transfer strength of cracked HSC. Proceedings of the fib symposium 2008, Amsterdam, The Netherlands, 19–21 May 2008. London: Taylor&Francis Group. P. 134.
  14. Mitrofanov V.P. Napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie, prochnost i treshchinoobrazovanie zhelezobetonnykh elementov pri poperechnom izgibe. [Stress-strain state, strength and cracking of reinforced concrete elements under cross bending]. Ph. D. thesis. Moscow: VZISI, 1982. 42 p. (rus)
  15. Rice J. The Mechanics of Earthquake Rupture. Proceedings of the International School of Physics "Enrico Fermi". Amsterdam: North – Holland. Publ. com. 1980. Pp. 555–649.
  16. Metodicheskie recomendatsii po opredeleniyu prochnostnykh i structurnych kharakteristik betonov pri kratkovremennom i dlitelnom nagruzhenii. [Methodical recommendations by determination of strength and structural characteristics under short-time and long-time loading]. Moscow: NIIZHB, 1976. 56 p. (rus)
  17. Gvozdev A.A. Struktura betona i nekotorye osobennosti ego mekhanicheskih svoystv. [Concrete structure and some peculiarities its mechanical properties]. In: Strength, structure alterations and strains of concrete: NIIZHB works. Moscow: Stroyizdat, 1978. Pp. 5–21. (rus)
  18. Zaytsev Y.V. Modelirovanie deformatsiy i prochnosti betona metodami mekhaniki razrusheniya [Modelling of strains and strength of concrete by the Fracture Mechanics Methods]. Moscow: Stroyizdat, 1982. 196 p. (rus)
  19. Minoux M. Programmation mathematique: theorie et algoritmes dunod. Paris: Bordas et G.N.E.T. – E.N.S.T., 1983. 488 p.
  20. Mitrofanov V.P., Mitrofanov P.B. Algoritmy resheniya zadach prochnosti normalnykh secheniy zelezobetonnykh elementov na osnove ekstremalnykh kriteriev [Strength problems solving algorithms of RC elements normal sections on the basis of extreme criteria]. In: Scientific bulletin of building, Issue 69. Kharkov: CHNUBA, 2012. Pp. 137–148. (rus)
  21. Mitrofanov P.B. Rozrakhunok mitsnosti stysnutykh zalizobetonnykh elementiv iz vykorustannyam vusokomitsnykh betoniv na osnovi deformatsiynoy modeli z ekstremalnym kriteriem [Strength design of compressed reinforced concrete elements with usage of high-strength concretes on the basis of deformation model with extreme criterion]. Ph.D. thesis. Poltava: PNTU, 2013. 24 p. (ukr)

ISSN 2076-6033

DOI: 10.23746/2018-10-04
Оставить заявку на выполнение работ
Мы используем куки
При использовании данного сайта, вы подтверждаете свое согласие на использование файлов cookie. Если вы не согласны с тем, что на сайте используется данный тип файлов, то вы должны соответствующим образом установить настройки вашего браузера или не использовать сайт